BOPP测厚系统测控方案的创建及优化

何元亭

(中国石化洛阳分公司 河南 洛阳，471012)

分析测试

BOPP测厚系统测控方案的创建及优化

何元亭

(中国石化洛阳分公司 河南 洛阳，471012)

简要分析了双向拉伸聚丙烯(BOPP)生产线测厚系统的应用原理。并结合长期对其应用和调试的经验，详细地阐述了BOPP测厚系统测控方案的创建和优化要点，对有关测厚系统的技术应用及故障排除有一定的借鉴作用。

双向拉伸聚丙烯 测厚系统 测控方案 创建 优化

在双向拉伸聚丙烯(BOPP)生产中，测厚系统起着测量和控制产品厚度的作用，每当产品厚度转换时，其技术核心部分就是测厚系统的测控方案在起作用，即使在正常生产时产品的厚度控制也要依赖测厚系统的测控方案，因此其测控方案的制定及优化就显得尤为重要。

1 厚度控制系统作用原理

在此以某公司BOPP生产线上使用的X射线测厚控制系统为例。其测厚系统主要由：厚度测量扫描仪、厚度控制计算机、膜头螺栓控制柜、膜头螺栓构成。

系统正常工作过程是：在生产线正常运行时，位于牵引工段的厚度扫描仪以15 m/s的速率(速率可以设定)对薄膜进行连续的扫描，然后将数据传送到厚度控制计算机，厚度控制计算机根据其内部已生成并应用的厚度测控方案对输入的扫描信号进行比较处理。然后调整模唇上的螺栓的开度，也就是调整铸片横向各区域的厚度，这样每个螺栓的开度就决定了下游薄膜相对应的的一定横向区域的薄膜厚度，从而有效地控制了整幅薄膜的厚度均匀性和标准厚度。这就是厚度控制过程，它是一个闭环控制系统。

2 测控方案的构成

在这套厚度控制系统中，其核心应用技术就是厚度测控方案的创建。它决定着厚度控制的品质。因此创建好一个厚度测控方案就尤为重要，在不计其他因素的情况下，有如下几部分组成：1) 创建一个映射Mapping表，并将其加入到测控方案中；2)创建一组P(pro-portional)I(inteyral)D(differential)参数，并将其加入到测控方案中；3)将创建的方案装入创建软件；4)创建初始控制参数；5)选择手动/自动控制的螺栓。

以上几项中每一项都很重要，要使一个控制方案精准可靠投用，上述几部分缺一不可。如果有一项不完善优化，它就决定了整个控制品质就停留在这一项，还会影响其他项目的发挥；如果用于转换产品规格就有可能造成转产失败；如果用于正常生产线控制则会造成厚度控制不精确或不稳定，从而使控制品质恶化。

3 测控方案的创建

3．1 映射Mapping表的创建

根据生产线实际情况，创建映射Mapping表。方法和过程如下所述。

测量出膜头膜唇的宽度L1，测量出纵向拉伸(MDO)入口膜片的宽度L2，测量出MDO出口膜片的宽度L3，查出膜头加热螺栓数为D。

将L1，L2，L3，D值代入以下公式计算,第N号螺栓对应在膜片上的位置X1：

X1=L3/2-{[(48/2)-(N-1)(L1/D) (L3/L2)×0.9]}

(1)

可分别求出开始螺栓第N+1号螺栓对应在膜片上的位置X2；第N+2号螺栓对应在膜片上的位置X3；第N+3号螺栓对应在膜片上的位置X4。

在横向拉伸(TDO)入口处，分别从薄膜的两侧边部为起点测量出X1,X2,X3,X4的位置并作好记号。记号A侧为A1,A2,A3,A4，B侧为B1,B2,B3,B4。

在TDO出口处分别测量A1,A2,A3,A4，B1,B2,B3,B4相对应边部的距离，单位是mm，作好标识，距离分别标为a1,a2,a3,a4,b1,b2,b3,b4。

根据a1,a2,a3,a4两者之间距离的平均值及b1,b2,b3,b4两者之间距离的平均值可依次推算出膜头加热螺栓对应控制双向拉伸后的薄膜区域。

在TDO出口处测量出薄膜的实际宽度L4(单位mm)，例如：

L4=6 800 mm时，

a4-a3=15mm，a3-a2=10mm，a2-a1=5mm，

b4-b3=15mm，b3-b2=10mm，b2-b1=5mm。

依据以上数据可在创建软件中创建表，此表名称是Mapping表，具体Mapping表示意如图1。

图1的表中有49个有效位置点。每个位置点经前面公式的计算产生一个数据，数据在程序中默认的单位是mm。每2个位置点之间是一个区间，共计48个区间。每个区间对应一个膜头螺栓，这个膜头螺栓就控制对应区间的薄膜厚度。

图2是Mapping表在投用后的对应作用示意。将此Mapping表应用在测控方案中。

3．2 一组PID参数的创建

创建一组参数的作用是根据薄膜的厚度分布自动调节控制在线实时的每个膜头加热螺栓的加热量。如果这一组PID参数设计合理，则薄膜生产时在线控制会成效显著，明显有效提高薄膜厚度的均一性，反之，则会造成模唇各点开度调整滞后，薄膜厚度不匀，有时会造成等幅振荡波动，或有时会造成发散振荡波动，严重影响厚度均一性控制，会给生产带来灾难性的后果。因此创建合适的PID参数很重要。在日常应用都是先根据经验值先试用，经验值如下:P值是0.5,I值是500,D值一般不用设置。然后根据产品不同拉伸速度进行比较调整，往往要经过一段时间的认真摸索才会找出需要的参数。然后将参数应用到测控方案中。

3．3 控制参数的创建

依次在创建软件中完成创建控制参数,具体的讲就是将测厚系统运行时必需的控制参数设定好，创建控制参数示意见图3。

3．4 加热值的初始化

初始化加热值，一般情况下将各个膜头加热螺栓的初始加热值设定为40，即全功率的40%。这样可以使膜头加热螺栓处于比较快速的反应状态，又避免螺栓全功率加热造成螺栓损坏。

3．5 手动/自动控制螺栓的选择

选择手动/自动控制的螺栓就是在测厚系统投入自动运行后，根据厚度控制计算机输出的参数自动控制。如图4所示：5～45号螺栓设定为自动状态(显示为绿色和红色柱状)，其余两侧边部螺栓设定为手动调整(显示为蓝色柱状图)。

完成上述步骤就算完成了测厚系统测控方案的创建。

测控方案应用的实景如图5所示，图5中自动控制的螺栓在投用后显示绿色和红色柱状，手动控制的螺栓显示蓝色柱状。图5有48个柱状图表示48个膜头螺栓，其对应宽度为6 848 mm的薄膜进行测控方案，对应关系如Mapping表所制订。

接下来就根据生产实际情况对测控方案进行细节优化,使之更好控制产品品质。

4 优化

当创建的测控方案用于实际生产中时，需要做的就是结合生产线实际情况对方案作出连续优化，直到新方案对不同产品的厚度能够控制好。优化的关键环节有以下2点。

1) 制作并修改好Mapping表。Mapping表是测控方案的基础，作用是制定出每个膜头加热螺栓所对应控制成品薄膜的区域，如果对应不精确就会造成成品薄膜厚度检测和显示的错位，进一步造成自动控制时的错误调整，使整个测控方案效果变差。因此，在方案投用之前就要根据生产线的实际情况反复认真测量前面所列的数据，按照前面的公式计算，制作出符合实际的Mapping表。

2) 调整好PID设定值。PID值的合适与否关系到自动控制时的输出控制信号反应速度和准确性，通俗的讲就是控制膜头加热螺栓的反应是否合适。如果不合适就不能有效控制BOPP薄膜厚度。因此在生产中也需要结合实际生产情况及时修正，直到使用效果满意。

Creation and Optimization for Control Programme of BOPP Thickness Gauge System

(SINOPEC Luoyang Sub-Company， Luoyang, Henan, 471012)

He Yuanting

The application principle of BOPP thickness gauge system is analyzed in brief. Based on long-time experiences of application and debugging of the system, the key points of the creation and optimization for the control programme of BOPP thickness gauge system are illustrated in detail,which provides a certain reference for the technique application of thickness gauge system and its trouble-shooting.

biaxial oriented polypropylene; thickness; gauge system; control programme; creation; optimization

2013-12-27;修改稿收到日期:2014-11-15。

何元亭，大学学历，中国石化洛阳分公司吉润公司设备主任，已发表论文17篇。E-mail:13937931625@163.com。